I. Введение

II. Распространенные неисправности и способы устранения неисправностей шпинделя обрабатывающих центров

(I) Несоблюдение требований к точности обработки

• Во время транспортировки станок может подвергаться ударам, которые могут нарушить точность компонентов шпинделя. Например, может сместиться ось шпинделя, а корпус подшипника деформироваться.

• Установка не прочная, точность установки низкая или есть изменения. Неровная основа установки станка, ослабленные фундаментные болты или изменения точности установки из-за осадки фундамента и других причин во время длительного использования могут повлиять на точность относительного положения между шпинделем и другими компонентами, что приведет к снижению точности обработки.

• Для станков, подвергшихся ударам при транспортировке, требуется комплексная проверка точности деталей шпинделя, включая такие показатели, как радиальное биение, осевое биение и соосность шпинделя. На основании результатов проверки применяются соответствующие методы регулировки, такие как регулировка зазора подшипника и исправление корпуса подшипника, чтобы восстановить точность шпинделя. При необходимости для ремонта можно пригласить профессиональный персонал по обслуживанию станков.

• Регулярно проверяйте состояние установки станка и затягивайте фундаментные болты, чтобы обеспечить надежную установку. Если обнаружены какие-либо изменения в точности установки, следует использовать высокоточные инструменты обнаружения для корректировки уровня станка и точности относительного положения между шпинделем и компонентами, такими как рабочий стол. Такое оборудование, как лазерные интерферометры, можно использовать для точных измерений и настройки.

(II) Чрезмерная вибрация при резании

• Винты, соединяющие шпиндельную коробку и станину, ослаблены, что снижает жесткость соединения шпиндельной коробки со станиной и делает ее склонной к вибрации под действием сил резания.

• Предварительный натяг подшипников недостаточен, а зазор слишком велик, в результате чего подшипники не могут эффективно поддерживать шпиндель во время работы, что приводит к раскачиванию шпинделя и, таким образом, к вибрации при резании.

• Гайка преднатяга подшипников ослаблена, что приводит к осевому перемещению шпинделя и нарушению точности вращения шпинделя, что затем приводит к вибрации.

• Подшипники имеют царапины или повреждения, что приводит к неравномерному трению между телами качения и дорожками качения подшипников и возникновению ненормальной вибрации.

• Шпиндель и коробка выходят за пределы допуска. Например, если цилиндричность или соосность шпинделя не соответствует требованиям, или точность отверстий крепления подшипников в коробке плохая, это повлияет на устойчивость вращения шпинделя и приведет к вибрации.

• Другие факторы, такие как неравномерный износ инструмента, необоснованные параметры резания (например, чрезмерная скорость резания, чрезмерная скорость подачи и т. д.) и слабый зажим заготовки, также могут вызвать вибрацию при резке.

• В случае токарного станка движущиеся части револьверного держателя инструмента могут быть ослаблены или давление зажима может быть недостаточным и не затянуто должным образом. Во время резки нестабильность держателя инструмента будет передаваться на шпиндельную систему, вызывая вибрацию.

• Проверьте винты, соединяющие шпиндельную коробку и станину. Если они ослаблены, своевременно затяните их, чтобы обеспечить надежное соединение и повысить общую жесткость.

• Отрегулируйте преднатяг подшипников. В зависимости от типа подшипников и требований станка используйте соответствующие методы предварительной нагрузки, такие как регулировка с помощью гаек или использование предварительной нагрузки пружины, чтобы зазор подшипника достиг соответствующего диапазона и обеспечивал стабильную поддержку шпинделя.

• Проверьте и затяните гайки предварительной нагрузки подшипников, чтобы предотвратить осевое перемещение шпинделя. Если гайка повреждена, замените ее вовремя.

• В случае задиров или повреждений подшипников разберите шпиндель, замените поврежденные подшипники, очистите и осмотрите соответствующие компоненты, чтобы убедиться в отсутствии загрязнений.

• Определите точность шпинделя и коробки. Для ремонта деталей, выходящих за пределы допуска, можно использовать такие методы, как шлифование и циклевка, чтобы обеспечить хорошее взаимодействие между шпинделем и коробкой.

• Проверяйте состояние износа инструментов и своевременно заменяйте сильно изношенные инструменты. Оптимизируйте параметры резания, выбирая подходящие скорости резания, подачи и глубину резания с учетом таких факторов, как материал заготовки, материал инструмента и производительность станка. Убедитесь, что заготовка закреплена прочно и надежно. При возникновении проблем с револьверным держателем инструмента токарного станка проверьте состояние соединения движущихся частей и отрегулируйте давление зажима, чтобы оно могло стабильно зажимать инструменты.

(III) Чрезмерный шум в шпиндельном корпусе

• Динамический баланс компонентов шпинделя плохой, создавая несбалансированные центробежные силы во время высокоскоростного вращения, что вызывает вибрацию и шум. Это может быть связано с неравномерным распределением массы установленных на шпинделе деталей (например, инструмента, патронов, шкивов и т.п.) или с нарушением динамического баланса компонентов шпинделя в процессе сборки.

• Зазор шестерен неравномерен или серьезно поврежден. При зацеплении шестерен возникают удары и шум. При длительном использовании зазор шестерен может измениться из-за износа, усталости и других причин, либо на поверхности зубьев могут появиться отслаивания, трещины и другие повреждения.

• Подшипники повреждены или приводные валы погнуты. Поврежденные подшипники приводят к нестабильной работе шпинделя и созданию шума. Изогнутые приводные валы приводят к эксцентриситету во время вращения, вызывая вибрацию и шум.

• Приводные ремни имеют неодинаковую длину или слишком ослаблены, что приводит к вибрации и трению приводных ремней во время работы, созданию шума, а также влиянию на эффективность трансмиссии и стабильность скорости шпинделя.

• Точность передачи низкая. Например, если ошибка профиля зуба, ошибка шага и т. д. велика, это приведет к плохому зацеплению шестерен и возникновению шума.

• Плохая смазка. При отсутствии достаточного количества смазочного масла или при его ухудшении качества трение таких компонентов, как шестерни и подшипники в шпиндельной коробке, увеличивается, что приводит к возникновению шума и ускорению износа компонентов.

• Выполните обнаружение и коррекцию динамического баланса компонентов шпинделя. Для обнаружения шпинделя и связанных с ним деталей можно использовать тестер динамической балансировки. Для областей с большими несбалансированными массами корректировку можно выполнить путем удаления материалов (например, сверления, фрезерования и т. д.) или добавления противовесов, чтобы компоненты шпинделя соответствовали требованиям динамической балансировки.

• Проверьте состояние зацепления шестерен. Для шестерен с неравномерными зазорами зацепления проблему можно решить регулировкой межосевого расстояния шестерен или заменой сильно изношенных шестерен. Шестерни с поврежденными поверхностями зубьев следует своевременно заменять, чтобы обеспечить хорошее зацепление шестерен.

• Проверьте подшипники и приводные валы. Если подшипники повреждены, замените их новыми. Погнутые приводные валы можно выпрямить, используя методы правки. Если изгиб сильный, замените приводные валы.

• Отрегулируйте или замените приводные ремни, чтобы их длина и натяжение были одинаковыми. Соответствующего натяжения приводных ремней можно добиться путем регулировки устройств натяжения ремня, например положения натяжного ролика.

• При проблеме низкой точности передачи, если это новые передачи и точность не соответствует требованиям, замените их шестернями, которые соответствуют требованиям точности. Если точность снижается из-за износа во время использования, отремонтируйте или замените их в соответствии с реальной ситуацией.

• Проверьте систему смазки шпиндельной коробки, чтобы убедиться в достаточном количестве смазочного масла и хорошем качестве. Регулярно заменяйте смазочное масло, очищайте смазочные трубопроводы и фильтры, чтобы предотвратить закупорку масляных каналов загрязнениями и обеспечить хорошую смазку всех компонентов.

(IV) Повреждение шестерен и подшипников

• Давление переключения слишком велико, что приводит к повреждению шестерен при ударе. Если во время операции переключения скорости станка давление переключения слишком велико, шестерни будут испытывать чрезмерные ударные силы в момент зацепления, что легко приведет к повреждению поверхностей зубьев, переломам у корней зубьев и другим ситуациям.

• Механизм переключения поврежден или фиксирующие штифты выпадают, что делает процесс переключения ненормальным и нарушает зацепление между шестернями, что приводит к повреждению шестерен. Например, деформация и износ вилок переключения, перелом фиксирующих штифтов и т. д. повлияют на точность и стабильность переключения.

• Предварительный натяг подшипников слишком велик или отсутствует смазка. Чрезмерный предварительный натяг заставляет подшипники выдерживать чрезмерные нагрузки, ускоряя их износ и усталость. Без смазки подшипники будут работать в состоянии сухого трения, что приведет к перегреву, возгоранию и повреждению шариков или дорожек качения подшипников.

• Проверьте систему давления переключения и отрегулируйте давление переключения в соответствующем диапазоне. Этого можно добиться регулировкой клапанов давления гидравлической системы или устройств регулировки давления пневматической системы. В то же время проверьте цепи управления переключением передач, электромагнитные клапаны и другие компоненты, чтобы убедиться, что сигналы переключения точны и действия плавны, избегая чрезмерного воздействия передачи из-за ненормального переключения.

• Осмотрите и отремонтируйте механизм переключения, отремонтируйте или замените поврежденные вилки переключения, крепежные штифты и другие компоненты, чтобы обеспечить нормальную работу механизма переключения. В процессе сборки следите за точностью установки и надежностью соединения каждой детали.

• Отрегулируйте преднатяг подшипников. В соответствии с техническими требованиями подшипников и условиями работы станка используйте соответствующие методы предварительного натяга и соответствующие величины предварительного натяга. В то же время улучшите управление смазкой подшипников, регулярно проверяйте и добавляйте смазочное масло, чтобы подшипники всегда находились в хорошем состоянии смазки. Если подшипники повреждены из-за плохой смазки, после замены их новыми подшипниками тщательно очистите систему смазки, чтобы предотвратить повторное попадание загрязнений в подшипники.

(V) Неспособность шпинделя изменять скорость.

• Выводится ли электрический сигнал переключения. Если в электрической системе управления возникла неисправность, она может быть не в состоянии послать правильный сигнал переключения, что приведет к неспособности шпинделя выполнить операцию изменения скорости. Например, на выход сигнала переключения могут повлиять отказы реле в цепи управления, ошибки в программе ПЛК и неисправности датчиков.

• Достаточно ли давления. В гидравлических или пневматических системах изменения скорости, если давление недостаточно, оно не может обеспечить достаточную мощность для движения механизма изменения скорости, в результате чего шпиндель не сможет изменить скорость. Недостаточное давление может быть вызвано неисправностями гидронасосов или пневмонасосов, негерметичностью трубопроводов, неправильной регулировкой напорных клапанов и другими причинами.

• Гидравлический цилиндр переключения изношен или застрял, в результате чего гидравлический цилиндр не может нормально работать и не может приводить в движение шестерни переключения скоростей или сцепления и другие компоненты для выполнения действия по переключению скорости. Это может быть вызвано повреждением внутренних уплотнений гидроцилиндра, сильным износом между поршнем и цилиндром, а также попаданием загрязнений в гидроцилиндр.

• Электромагнитный клапан переключения застревает, что не позволяет электромагнитному клапану нормально менять направление, что приводит к невозможности гидравлического масла или сжатого воздуха течь по заданному пути, что влияет на действие механизма переключения скорости. Заклинивание электромагнитного клапана может быть вызвано застреванием сердечника клапана загрязнениями, повреждением катушки электромагнитного клапана и другими причинами.

• Вилка переключающего гидроцилиндра падает, в результате чего соединение между гидроцилиндром и шестернями переключения скоростей выходит из строя и не позволяет передавать мощность для переключения скоростей. Падение вилки может быть вызвано ослаблением крепежных болтов вилки, износом и поломкой вилки и другими причинами.

• Гидравлический цилиндр переключения пропускает масло или имеет внутреннюю утечку, что снижает рабочее давление гидроцилиндра и не позволяет обеспечить достаточное усилие для завершения действия по переключению скорости. Утечка масла или внутренняя утечка могут быть вызваны старением уплотнений гидроцилиндра, чрезмерным зазором между поршнем и корпусом цилиндра и другими причинами.

• Комбинированный переключатель переключения передач неисправен. Составной переключатель используется для обнаружения сигналов, например, о завершении изменения скорости. Если переключатель неисправен, это приведет к тому, что система управления не сможет правильно определить состояние изменения скорости, что повлияет на последующие операции изменения скорости или на работу станка.

• Проверьте электрическую систему управления. Используйте такие инструменты, как мультиметры и осциллографы, для обнаружения выходных линий сигнала смещения и связанных с ним электрических компонентов. Если обнаружена неисправность реле, замените его. Если в программе ПЛК возникла ошибка, отладьте и измените ее. Если датчик неисправен, замените его новым, чтобы обеспечить нормальную выдачу сигнала переключения передач.

• Проверьте давление в гидравлической или пневматической системе. При недостаточном давлении сначала проверьте рабочее состояние гидравлического или пневматического насоса. В случае неисправности отремонтируйте или замените его. Проверьте, нет ли утечек в трубопроводах. Если есть утечки, своевременно их устраняйте. Отрегулируйте клапаны давления, чтобы давление в системе достигло заданного значения.

• При возникновении проблемы износа или заклинивания гидроцилиндра переключения разберите гидроцилиндр, проверьте состояние износа внутренних уплотнений, поршня и цилиндра цилиндра, замените поврежденные уплотнения, отремонтируйте или замените изношенный поршень и корпус цилиндра, очистите внутреннюю часть гидроцилиндра и удалите загрязнения.

• Проверьте электромагнитный клапан переключения передач. Если сердечник клапана застрял загрязнениями, разберите и очистите электромагнитный клапан, чтобы удалить загрязнения. Если катушка электромагнитного клапана повреждена, замените ее новой катушкой, чтобы гарантировать, что электромагнитный клапан может нормально менять направление.

• Проверьте вилку гидроцилиндра переключения передач. Если вилка упадет, установите ее на место и затяните крепежные болты. Если вилка изношена или сломана, замените ее новой, чтобы обеспечить надежное соединение между вилкой и шестернями переключения скоростей.

• Устраните проблему утечки масла или внутренней утечки гидроцилиндра переключения. Замените устаревшие уплотнения, отрегулируйте зазор между поршнем и цилиндром. Для улучшения характеристик уплотнения гидравлического цилиндра можно использовать такие методы, как замена поршня или цилиндра цилиндра на соответствующие размеры и увеличение количества уплотнений.

• Проверьте переключатель переключения передач. Используйте такие инструменты, как мультиметры, для определения состояния включения-выключения переключателя. Если переключатель неисправен, замените его новым, чтобы он мог точно определять состояние изменения скорости и возвращать правильный сигнал в систему управления.

(VI) Отказ шпинделя вращаться

• Выводится ли команда вращения шпинделя. Подобно неспособности шпинделя изменять скорость, неисправность в электрической системе управления может привести к невозможности выдачи команды вращения шпинделя, в результате чего шпиндель не сможет запуститься.

• Защитный выключатель не нажат или неисправен. Обрабатывающие центры обычно имеют некоторые защитные выключатели, такие как переключатель дверцы шпиндельного ящика, переключатель обнаружения зажима инструмента и т. д. Если эти переключатели не нажаты или работают неправильно, из соображений безопасности станок запретит вращение шпинделя.

• Патрон не зажимает заготовку. На некоторых токарных станках или обрабатывающих центрах с патронами, если патрон не зажимает заготовку, система управления станком ограничивает вращение шпинделя, чтобы предотвратить вылет заготовки во время процесса обработки и создание опасности.

• Переключатель переключения передач поврежден. Неисправность переключающего переключателя может повлиять на передачу сигнала запуска шпинделя или на определение рабочего состояния шпинделя, что приведет к невозможности нормального вращения шпинделя.

• В электромагнитном клапане переключения передач имеется внутренняя утечка, из-за которой давление в системе изменения скорости становится нестабильным или неспособным установить нормальное давление, что влияет на вращение шпинделя. Например, в гидравлической системе изменения скорости утечка электромагнитного клапана может привести к неспособности гидравлического масла эффективно толкать такие компоненты, как сцепления или шестерни, в результате чего шпиндель не сможет получать мощность.

• Проверьте выходные линии команды вращения шпинделя в электрической системе управления и связанных с ней компонентах. Если обнаружена неисправность, своевременно отремонтируйте или замените их, чтобы обеспечить нормальную выдачу команды вращения шпинделя.

• Проверьте состояние защитных выключателей, чтобы убедиться, что они нажаты нормально. В случае неисправности защитных выключателей отремонтируйте или замените их, чтобы обеспечить нормальную работу защитной функции станка, не влияя на нормальный запуск шпинделя.

• Проверьте положение зажима патрона, чтобы убедиться, что заготовка надежно закреплена. Если в патроне возникла неисправность, например недостаточное усилие зажима или износ кулачков патрона, своевременно отремонтируйте или замените патрон, чтобы он работал нормально.

• Проверьте переключатель переключения передач. Если он поврежден, замените его новым, чтобы обеспечить нормальную передачу сигнала запуска шпинделя и точное определение рабочего состояния.

• Проверьте герметичность электромагнитного клапана переключения передач. Для принятия решения можно использовать такие методы, как испытание под давлением и наблюдение за наличием утечек масла вокруг электромагнитного клапана. Для электромагнитных клапанов с утечкой разберите, очистите, проверьте сердечник клапана и уплотнения, замените поврежденные уплотнения или весь электромагнитный клапан, чтобы обеспечить хорошие характеристики уплотнения и стабильное давление системы изменения скорости.

(VII) Перегрев шпинделя

• Предварительная нагрузка подшипников шпинделя слишком велика, что увеличивает внутреннее трение подшипников и приводит к чрезмерному нагреву, что приводит к перегреву шпинделя. Это может быть связано с неправильной работой при сборке или регулировке предварительного натяга подшипника, а также с использованием неподходящих методов и величин предварительного натяга.

• Подшипники имеют царапины или повреждения. Во время рабочего процесса подшипники могут получить царапины или повреждения из-за плохой смазки, перегрузки, попадания посторонних предметов и т. д. В это время трение подшипников резко возрастает, выделяя большое количество тепла и вызывая перегрев шпинделя.

• Смазочное масло загрязнено или содержит примеси. Грязное смазочное масло увеличивает коэффициент трения между подшипниками и другими движущимися частями, снижая эффект смазки. При этом примеси могут